વેફર સપાટીનું દૂષણ અને તેની તપાસ પદ્ધતિ

ની સ્વચ્છતાવેફર સપાટીઅનુગામી સેમિકન્ડક્ટર પ્રક્રિયાઓ અને ઉત્પાદનોના લાયકાત દરને મોટા પ્રમાણમાં અસર કરશે. તમામ ઉપજના નુકસાનના 50% સુધીના કારણે થાય છેવેફર સપાટીદૂષણ

ઑબ્જેક્ટ કે જે ઉપકરણના ઇલેક્ટ્રિકલ પ્રભાવ અથવા ઉપકરણ ઉત્પાદન પ્રક્રિયામાં અનિયંત્રિત ફેરફારોનું કારણ બની શકે છે તેને સામૂહિક રીતે દૂષકો તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. દૂષકો વેફરમાંથી જ, સ્વચ્છ રૂમ, પ્રક્રિયા સાધનો, પ્રક્રિયા રસાયણો અથવા પાણીમાંથી આવી શકે છે.વેફરદૂષણ સામાન્ય રીતે દ્રશ્ય નિરીક્ષણ, પ્રક્રિયા નિરીક્ષણ અથવા અંતિમ ઉપકરણ પરીક્ષણમાં જટિલ વિશ્લેષણાત્મક સાધનોના ઉપયોગ દ્વારા શોધી શકાય છે.

▲સિલિકોન વેફરની સપાટી પરના દૂષણો | છબી સ્ત્રોત નેટવર્ક

દૂષણ વિશ્લેષણના પરિણામોનો ઉપયોગ દૂષણની ડિગ્રી અને પ્રકારને પ્રતિબિંબિત કરવા માટે થઈ શકે છે.વેફરચોક્કસ પ્રક્રિયાના પગલામાં, ચોક્કસ મશીન અથવા એકંદર પ્રક્રિયા. શોધ પદ્ધતિઓના વર્ગીકરણ અનુસાર,વેફર સપાટીદૂષણને નીચેના પ્રકારોમાં વિભાજિત કરી શકાય છે.

મેટલ દૂષણ

ધાતુઓ દ્વારા થતા દૂષણથી સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણમાં વિવિધ ડિગ્રીની ખામીઓ થઈ શકે છે.
આલ્કલી ધાતુઓ અથવા આલ્કલાઇન પૃથ્વી ધાતુઓ (Li, Na, K, Ca, Mg, Ba, વગેરે) pn માળખામાં લિકેજ પ્રવાહનું કારણ બની શકે છે, જે બદલામાં ઓક્સાઇડના ભંગાણ વોલ્ટેજ તરફ દોરી જાય છે; સંક્રમણ ધાતુ અને ભારે ધાતુ (Fe, Cr, Ni, Cu, Au, Mn, Pb, વગેરે) પ્રદૂષણ વાહક જીવન ચક્ર ઘટાડી શકે છે, ઘટકની સેવા જીવન ઘટાડી શકે છે અથવા જ્યારે ઘટક કામ કરી રહ્યું હોય ત્યારે શ્યામ પ્રવાહમાં વધારો કરી શકે છે.

ધાતુના દૂષણને શોધવા માટેની સામાન્ય પદ્ધતિઓ છે કુલ પ્રતિબિંબ એક્સ-રે ફ્લોરોસેન્સ, અણુ શોષણ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી અને ઇન્ડક્ટિવલી જોડી પ્લાઝ્મા માસ સ્પેક્ટ્રોમેટ્રી (ICP-MS).

▲ વેફર સપાટીનું દૂષણ | રિસર્ચગેટ

ધાતુનું દૂષણ સફાઈ, નકશીકામ, લિથોગ્રાફી, ડિપોઝિશન વગેરેમાં વપરાતા રીએજન્ટ્સમાંથી અથવા પ્રક્રિયામાં વપરાતા મશીનો, જેમ કે ઓવન, રિએક્ટર, આયન ઈમ્પ્લાન્ટેશન વગેરેમાંથી આવી શકે છે અથવા તે બેદરકાર વેફર હેન્ડલિંગને કારણે થઈ શકે છે.

કણ દૂષણ

વાસ્તવિક સામગ્રીની થાપણો સામાન્ય રીતે સપાટીની ખામીઓમાંથી છૂટાછવાયા પ્રકાશને શોધીને જોવામાં આવે છે. તેથી, કણોના દૂષણ માટે વધુ સચોટ વૈજ્ઞાનિક નામ પ્રકાશ-બિંદુ ખામી છે. કણોનું દૂષણ એચિંગ અને લિથોગ્રાફી પ્રક્રિયાઓમાં અવરોધિત અથવા માસ્કિંગ અસરોનું કારણ બની શકે છે.

ફિલ્મ ગ્રોથ અથવા ડિપોઝિશન દરમિયાન, પિનહોલ્સ અને માઇક્રોવોઇડ્સ ઉત્પન્ન થાય છે, અને જો કણો મોટા અને વાહક હોય, તો તે શોર્ટ સર્કિટ પણ કરી શકે છે.

▲ સૂક્ષ્મ દૂષણની રચના | છબી સ્ત્રોત નેટવર્ક

નાના કણોનું દૂષણ સપાટી પર પડછાયાઓનું કારણ બની શકે છે, જેમ કે ફોટોલિથોગ્રાફી દરમિયાન. જો ફોટોમાસ્ક અને ફોટોરેસીસ્ટ લેયર વચ્ચે મોટા કણો સ્થિત હોય, તો તેઓ સંપર્કના સંપર્કના રિઝોલ્યુશનને ઘટાડી શકે છે.

વધુમાં, તેઓ આયન ઇમ્પ્લાન્ટેશન અથવા ડ્રાય ઇચિંગ દરમિયાન ત્વરિત આયનોને અવરોધિત કરી શકે છે. કણો પણ ફિલ્મ દ્વારા બંધ થઈ શકે છે, જેથી ત્યાં બમ્પ્સ અને બમ્પ્સ હોય. અનુગામી જમા થયેલ સ્તરો આ સ્થાનો પર સંચયને તિરાડ અથવા પ્રતિકાર કરી શકે છે, જે એક્સપોઝર દરમિયાન સમસ્યાઓનું કારણ બને છે.

કાર્બનિક દૂષણ

કાર્બન ધરાવતા દૂષકો, તેમજ C સાથે સંકળાયેલ બંધન રચનાઓને કાર્બનિક દૂષણ કહેવામાં આવે છે. કાર્બનિક દૂષકો પર અણધારી હાઇડ્રોફોબિક ગુણધર્મો પેદા કરી શકે છેવેફર સપાટી, સપાટીની ખરબચડી વધે છે, ધુમ્મસવાળી સપાટી ઉત્પન્ન કરે છે, એપિટેક્સિયલ સ્તરની વૃદ્ધિને અવરોધે છે, અને જો દૂષણોને પહેલા દૂર કરવામાં ન આવે તો ધાતુના દૂષણની સફાઈ અસરને અસર કરે છે.

આવા સપાટીના દૂષણને સામાન્ય રીતે થર્મલ ડિસોર્પ્શન એમએસ, એક્સ-રે ફોટોઈલેક્ટ્રોન સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી અને ઓગર ઈલેક્ટ્રોન સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી જેવા સાધનો દ્વારા શોધી કાઢવામાં આવે છે.

▲ઇમેજ સ્ત્રોત નેટવર્ક

વાયુયુક્ત દૂષણ અને પાણીનું દૂષણ

વાતાવરણીય અણુઓ અને પરમાણુ કદ સાથે પાણીનું દૂષણ સામાન્ય રીતે સામાન્ય ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા પાર્ટિક્યુલેટ એર (HEPA) અથવા અલ્ટ્રા-લો પેનિટ્રેશન એર ફિલ્ટર્સ (ULPA) દ્વારા દૂર કરવામાં આવતું નથી. આવા દૂષણનું સામાન્ય રીતે આયન માસ સ્પેક્ટ્રોમેટ્રી અને કેશિલરી ઇલેક્ટ્રોફોરેસીસ દ્વારા નિરીક્ષણ કરવામાં આવે છે.

કેટલાક દૂષણો બહુવિધ કેટેગરીના હોઈ શકે છે, ઉદાહરણ તરીકે, કણો કાર્બનિક અથવા ધાતુના પદાર્થો અથવા બંનેના બનેલા હોઈ શકે છે, તેથી આ પ્રકારના દૂષણને અન્ય પ્રકારો તરીકે પણ વર્ગીકૃત કરી શકાય છે.

 

▲ગેસિયસ મોલેક્યુલર દૂષકો | IONICON

વધુમાં, વેફર દૂષણને દૂષિત સ્ત્રોતના કદ અનુસાર મોલેક્યુલર દૂષણ, કણોનું દૂષણ અને પ્રક્રિયાથી મેળવેલા ભંગાર દૂષણ તરીકે પણ વર્ગીકૃત કરી શકાય છે. દૂષિત કણોનું કદ જેટલું નાનું છે, તેને દૂર કરવું વધુ મુશ્કેલ છે. આજના ઇલેક્ટ્રોનિક ઘટકોના ઉત્પાદનમાં, વેફર સફાઈ પ્રક્રિયાઓ સમગ્ર ઉત્પાદન પ્રક્રિયાના 30% - 40% હિસ્સો ધરાવે છે.

 

▲સિલિકોન વેફરની સપાટી પરના દૂષણો | છબી સ્ત્રોત નેટવર્ક